南非半沙漠地区灌丛卡鲁鼠(Otomys unisulcatus)采集植物的功能:干燥植物残体是否代表食物储存行为?

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Arid Environments 2.6

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  研究人员针对南非半沙漠地区灌丛卡鲁鼠(Otomys unisulcatus)的植物储存行为展开研究,通过998次行为观察和12个巢穴监测,发现68%采集植物被新鲜食用,12%以干燥"plantong"形式短期储存(6±5天),11%用于巢穴建造。研究首次证实干燥多汁叶片(plantong)是即时食用剩余物而非跨季节食物储备,为小型植食性啮齿类应对干旱环境的生存策略提供新见解。

  

在广袤的南非半沙漠地区,一种体重仅100克的小型啮齿动物——灌丛卡鲁鼠(Otomys unisulcatus)展示着令人惊叹的生存智慧。这类体型最小的非洲食叶性啮齿动物,面对季节性极端气候(夏季高温达42°C,冬季低至-5°C)和周期性食物短缺,演化出独特的植物采集行为。它们会在灌木丛中建造"棍棒小屋"(stick lodge),并将采集的植物带回巢穴周围堆放。有趣的是,部分多汁植物会在巢穴周围干燥形成被称为"plantong"的条状干燥植物残体(源自南非荷兰语plant和tong的组合)。这种现象引发了科学家的思考:这些干燥的植物残体究竟是跨季节储存的食物,还是单纯的巢穴建材或未利用的废弃物?

为解答这个谜题,来自南非的研究团队在Goegap自然保护区的多肉卡鲁植被带开展了为期18个月的系统研究。研究团队通过结合野外行为观察、营养分析和控制实验等多种手段,首次揭示了这种独特植物储存现象的功能意义。相关成果发表在《Journal of Arid Environments》上,为理解小型哺乳动物在干旱环境中的适应性策略提供了新视角。

研究人员采用了多学科交叉的研究方法:(1)对121个巢穴进行998次焦点动物观察,记录植物采集和消耗行为;(2)在12个巢穴周围建立10m×10m样方,开展季节性植物群落调查;(3)用食用染料标记12种植物共计144个样本,追踪其最终去向;(4)对35种植物样本进行营养分析,包括粗蛋白(crude protein)、中性洗涤纤维(NDF)和能量含量等指标;(5)设计三组饲喂实验(干燥plantong vs 冷冻植物 vs 新鲜植物),测试72只个体的食物选择偏好。

研究结果呈现出一幅完整的生态适应图景:

  1. 植物种类利用特征
    在记录的31种植物中,20种被作为食物来源,其中17种会形成plantong。值得注意的是,某些植物如Tetraena retrofracta具有多功能性,既作为食物又被用于巢穴建造。

  2. 营养学分析
    食物植物相比非食物植物具有显著更高的灰分含量(ash content)和更低的总非结构性碳水化合物(TNC)。特别的是,形成plantong的植物糖分浓度仅为非plantong植物的一半,但90%含有生物碱(alkaloids),这可能影响其储存适宜性。

  3. 季节性动态
    植物采集呈现明显季节差异,湿润季节(冬季)采集量最高(图1a)。虽然plantong在湿润季节产生最多,但其消耗高峰却出现在干旱季节(秋季),平均在干燥后6±5天内被食用。

  4. 植物残体去向
    标记追踪显示:68%植物被新鲜食用,12%以plantong形式被食用,11%融入巢穴结构,9%去向不明(可能分解)。不同植物表现出差异命运,例如Atriplex lindleyi多在2天内被新鲜食用,而Mesembryanthemum guerichianum则可能在干燥后12天才被消耗(图2)。

  5. 饲喂实验验证
    控制实验证实灌丛卡鲁鼠会食用plantong,但明显偏好新鲜(首选)和冷冻植物(图3)。在干旱季节,个体对plantong的接受度提高,表明其在食物短缺时的补充价值。

讨论部分揭示了这项研究的深层意义:

首先,plantong现象重新定义了我们对"食物储存"的认知。与传统啮齿类储存高营养种子或干草不同,灌丛卡鲁鼠展示了一种独特的短期保存策略——将多汁叶片自然干燥后作为"应急口粮"。虽然这些干燥叶片营养价值较低(低糖、高灰分),但在极端干旱时期提供了宝贵的水分和能量来源。

其次,研究揭示了中央位置觅食(central place foraging)策略在干旱环境中的优势。灌丛卡鲁鼠主要在巢穴10-20米半径内采集植物,将食物集中到相对安全的巢穴周围。这种行为既减少了暴露于捕食者的风险,又创造了微型的食物缓冲系统。

特别值得注意的是,这种小型植食性啮齿动物突破了"体型限制假说"的约束。传统理论认为100克以下的哺乳动物难以依靠低营养的叶片为生,但灌丛卡鲁鼠通过选择高水分、易消化的多汁植物(平均NDF仅25.28%),并借助后肠发酵(hindgut fermentation)获取纤维能量,成功适应了恶劣环境。

这项研究为理解极端环境下动物的生存策略提供了重要案例。研究者建议未来可进一步量化plantong在干旱季节对能量收支的实际贡献,以及气候变化对这种独特储存行为的影响。这些发现不仅丰富了行为生态学的理论框架,也为保护脆弱的多肉卡鲁生态系统提供了科学依据。

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